某水库灌溉闸工程现状及维修设计

雷明琴

(洛宁县洛北渠道管理所，河南 洛宁 471700)

1 水库主要建筑物现状分析

水库主要建筑物有大坝、溢洪道、分水闸和灌溉闸各1座。水库大坝南北向布置，在平面上呈直线形，为均质土坝，坝顶现有高程为56.80 m，最大坝高 3.80 m，大坝全长 760 m，坝顶宽5 m，坝基最宽40 m，大坝上、下游均为草皮护坡，坡比分别为1∶5、1∶4。大坝上游护坡塌陷，坝脚有部分冲坑，下游冲沟较多，无排水设施。左坝肩为溢洪道，堰顶宽3.50 m、堰顶长 230 m，堰顶高程 55.35 m，堰面为砌砖护面，堰体为均质土坝，经多年过水冲刷，溢洪道已冲毁。左坝肩上游50 m处的大堤上布置有灌溉闸，2孔涵洞式砌石混凝土结构，孔径1.50 m、闸门高度1.65 m、闸底板高程 53 m；闸门结构型式为钢筋混凝土平板闸门，启闭设备为5 t单吊点手摇螺杆启闭机，灌溉闸闸墩局部风化，闸门碳化严重，止水橡皮老化、漏水，滚轮锈蚀严重，启闭机螺杆弯曲变形，闸门启闭困难，启闭机房门窗破损，屋面漏水严重，上下游八字墙局部裂缝，下游冲刷严重。距右坝肩 290 m处布置有2孔分水闸，孔径3 m、闸门高度3.20 m、闸底板高程53 m，闸门结构型式为木闸门，分水闸已冲毁。

2 灌溉闸工程基本情况分析

2.1 灌溉闸地质条件分析

灌溉闸位于水库大坝左坝肩上游50 m处的大堤上，2孔涵洞式砌石混凝土结构，孔径1.50 m、闸门高度1.65 m、闸底板高程 53 m，闸门结构形式为钢筋混凝土平板闸门，启闭设备为5 t单吊点手摇螺杆启闭机。现灌溉闸多处部位损坏，闸门碳化严重，止水橡皮老化，启闭机螺杆弯曲变形，上下游翼墙局部裂缝，下游冲刷严重等。灌溉闸基础持力层土质为压密人工填土(古黄河堤坝)，为中压缩性人工填土，其强度较高，中等透水性，因此该闸基为工程条件良好、水文地质差的天然地基。

2.2 灌溉闸现状分析

灌溉闸同大坝一起修建，共 2孔。闸孔净宽1.50 m，闸门高1.65 m，钢筋混凝土平板闸门，5 t手摇螺杆启闭机，涵洞式砌石混凝土闸室结构，闸总长 59.50 m。其中：①上游连接段长16.50 m，护底为M7.5浆砌石结构，厚 0.30 m，八字墙为浆砌石结构；②闸室段长9 m，闸底板长9 m、厚 0.50 m，150#钢筋混凝土结构；闸墩高1.65 m，M7.5 浆砌石结构；排架墩高 4.75 m，M7.5 浆砌石结构；机架桥板为钢筋混凝土平板，上设启闭机房；③堤下涵洞洞身长 24 m，钢筋混凝土圆管M7.5 浆砌石墩结构；④下游连接段长10 m，八字墙为浆砌石结构。

2.3 灌溉闸存在的问题

灌溉闸为砌石混凝土结构，经过多年运行，局部毁坏严重：①闸墩局部风化；②钢筋混凝土平板闸门碳化严重，止水橡皮老化，失去止水能力，滚轮锈蚀严重，启闭机螺杆弯曲变形，闸门启闭困难；③上、下游八字墙为浆砌石结构，局部出现裂缝现象；④上游连接段底板局部毁坏；⑤消能防冲设施不规范，致使下游河道冲刷严重；⑥启闭机房门窗毁坏，房顶漏水严重。

3 灌溉闸工程维修设计

3.1 灌溉闸设计维修内容

灌溉闸设计维修内容：①闸墩风化部位采用环氧树脂1∶2 砂浆涂刷1 cm厚维护。②上游连接段翼墙局部水泥砂浆勾缝，底板拆除重建 2 m长，采用M7.5 浆砌块石，厚 0.30 m。③下游连接段拆除重建长 31.10 m，底宽3.80 m，其中消力池段长9 m，海漫长段16 m，防冲槽段长 6.10 m。消力池底板采用C20混凝土结构，厚 0.50 m，池深0.50 m；海漫段前 6 m采用M7.5 浆砌块石，后10 m采用干砌块石，厚 0.30 m，下铺 0.10 m厚碎石垫层；防冲槽深1.50 m，采用人工抛石；挡土墙长25 m，墙体材料为M10 浆砌块石，墙顶高程56.00～53.50 m。④更换平面铸铁闸门 2扇，宽×高为1.50 m×1.65 m；更换 5 t单吊点螺杆式启闭机 2 台。⑤更换启闭机房门1扇，宽×高为1.20 m×2.10 m；窗户3扇，宽×高为1.50 m×1.50 m，维修房顶22.80 m2。

3.2 灌溉闸闸门及启闭机现状

灌溉闸钢筋混凝土平板门碳化严重，止水橡皮老化，失去止水能力，滚轮锈蚀严重，启闭机螺杆弯曲变形，闸门启闭困难。

3.3 灌溉闸闸门及启闭机结构设计

3.3.1 灌溉闸闸门设计

根据复核结果，灌溉闸应更换闸门、启闭机，闸门设计采用平面铸铁闸门。优点：布置简单、结构紧凑、节省空间，耐腐蚀性强。门体和门框的材料采用铸铁，止水面采用镶铜合金或不锈钢等耐腐蚀性材料，防腐能力强、止水效果好、使用寿命长。灌溉闸闸门数量为2扇，闸门孔口尺寸(宽×高)1.50 m×1.65 m，闸门形式采用PZM系列平面铸铁闸门。止水采用双向止水，顶、底止水采用P型止水橡皮。

3.3.2 灌溉闸闸门启门力设计

在水压作用下，启闭闸门由于摩擦阻力大，有时在动水中仅靠闸门自重尚不能关闭闸门。因此，应分别计算闸门的启门力和闭门力，当需要把闸门停留在孔口中的不同位置时，也必须计算此项悬挂闸门的力即持住力的计算。

启闭机是启闭闸门的机械，而启闭机容量的选择即按启门力、闭门力和持住力 3 种情况计算求得的最大值来确定。其计算过程如下：

闭门力计算：

Fw=nT(Tzd+Tzs)-nGG+Pt

(1)

持住力计算：

(2)

启门力计算：

(3)

经计算，灌溉闸闭门力Fw=-2.10，持住力FT=13.60 kN，启门力FQ=31.50 kN，则启闭设备选定QL-5t手电两用螺杆式启闭机。灌溉闸金属结构技术特性详见表1。

表1 灌溉闸金属结构技术特性表

4 结语

项目重新对水库主要建筑物特别是灌溉闸进行维修设计，并对水库实施除险加固，使水库水资源得到充分利用，以缓解项目地区水资源紧缺的状况，促进社会经济的可持续发展，农业灌溉用水和工业供水效益也有会有较大的提高，同时带动项目地区群众脱贫致富，改善生活环境，有利于维护社会秩序稳定。